Informação. Nota: Tradução feita por José Carlos Valente de Oliveira.

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2 Informação Esta publicação é uma tradução do Guia de Calibração EURAMET Calibração de Comparadores de Blocos-Padrão (EURAMET/cg-02/v.01, November 2007). Os direitos autorais do documento original pertencem à EURAMET e.v O guia de calibração não pode ser copiado para a revenda e não pode ser reproduzido a não ser na sua totalidade. Em nenhuma circunstância a EURAMET, os autores ou qualquer outra pessoa envolvida na criação do documento poderá ser responsabilizada por quaisquer danos decorrentes do uso das informações aqui contidas. Nota: Tradução feita por José Carlos Valente de Oliveira.

3 Conteúdo 1 Introdução Abrangência e campo de aplicação Terminologia Padrões de referência Exemplo de um procedimento de calibração Preparação para a calibração 5.2 Medição de comparação do comprimento central 5.3 Medição de comparação com o bloco-padrão de formato ponte 5.4 Desvios f o e f u em relação ao comprimento central 6 Avaliação dos resultados Considerações gerais 6.2 Critérios de aceitação 7 Incerteza de medição Certificado de calibração Referências Apêndice A A1 Diferenças do comprimento central l c A2 Diferença do comprimento central do par N 6 A3 Desvios f o e f u em relação ao comprimento central

4 Calibração de Comparadores de Blocos-Padrão 1. Introdução 1.1 Este guia técnico visa contribuir com a harmonização na calibração de comparadores de blocos-padrão e, consequentemente, na calibração de blocos-padrão. Ele orienta laboratórios de calibração no estabelecimento de procedimentos práticos. É baseado em um guia de calibração nacional [ref. 1] e na Norma Internacional ISO 3650 [ref. 2]. Na primeira parte deste guia (seções 2, 3 e 4), são apresentadas as definições gerais e os requisitos técnicos mínimos para a calibração de comparadores de blocos-padrão. Na segunda parte, é dada orientação prática a laboratórios de calibração. Nas seções 5 e 6, é apresentado um exemplo de procedimento de calibração. Laboratórios que trabalham de acordo com a ISO/IEC devem validar seus procedimentos de calibração. Isto pode levar à modificações dos princípios e exemplos dados neste documento. 2. Abrangência e campo de aplicação 2.1 Este guia se refere a equipamentos utilizados na calibração de blocos-padrão até 100mm de comprimento nominal, pelo método da comparação (ISO 3650, item 7.4), onde o comprimento de um bloco-padrão de referência é transferido para o bloco-padrão a calibrar, por apalpação mecânica. A calibração destes equipamentos deve ser realizada com o auxílio de blocos-padrão. Este guia é aplicável a equipamentos que apalpam as faces de medição opostas dos blocos-padrão com dois medidores de deslocamento eletrônicos. 2.2 Componentes: O comparador de blocos-padrão é composto de pedestal, mesa de medição com sistema de posicionamento de blocos-padrão, dois medidores de deslocamento eletrônicos conectados a um instrumento de medição eletrônico com mostrador numérico e uma interface digital, se necessário. 2.3 Local da calibração: O comparador deve ser calibrado em seu local de uso, de modo que as condições ambientais, as quais influenciarão o equipamento em serviço, são levadas em consideração. 1

5 3. Terminologia 3.1 As definições adotadas neste guia estão de acordo com a Norma Internacional ISO 3650 [ref. 2]. comprimento nominal do bloco-padrão l n l c comprimento central do bloco-padrão f o = l max - l c diferença entre o comprimento máximo e o comprimento central f u = l c - l min diferença entre o comprimento central e o comprimento mínimo A variação do comprimento medido no centro e os quatro cantos do bloco-padrão pode ser considerada como representativa para se obter f o e f u (ISO 3650, item, 7.4.4). 4. Padrões de referência 4.1 O comparador de blocos-padrão deve ser calibrado por meio de blocospadrão, preferencialmente utilizando-se seis pares conforme a seguir: Par Comprimento nominal (mm) número A B 1 0,5 0,5 2 1,0 1,0 3 1,0 1,0 4 4,0 4, ,0 100,0 6 6,0 *6,0 *Bloco-padrão em formato ponte. 4.2 Os blocos-padrão devem ser do mesmo material, marcados com um número de identificação e satisfazer, com respeito à qualidade das faces de medição (planeza e variação do comprimento), as tolerâncias da classe de exatidão K (ISO 3650). 2

6 O bloco-padrão B do par de número 6 é um bloco especial, tendo em uma de suas superfícies, o formato ponte. Isto permite que a sensibilidade do medidor de deslocamento eletrônico inferior seja comparada com a do superior. Uma de suas faces de medição é plana, enquanto a face oposta é dividida em três seções de mesmo tamanho (9mm x 10mm). A seção central possui um comprimento nominal de 6mm e as seções externas são (13±3)µm mais longas. A superfície plana do bloco-padrão deve permitir boa qualidade de colagem (aderência). A variação em comprimento não deve exceder 0,05µm na área central (7mm em diâmetro) e 0,2µm nas seções externas. Os blocos-padrão com formato ponte são disponibilizados no mercado por vários fabricantes. 4.3 A diferença entre os comprimentos centrais l c dos blocos-padrão A e B, formando pares de 1 a 5, e os devios f o e f u em relação ao comprimento central dos blocos-padrão B, de pares 2 e 3, devem ser obtidos com uma incerteza expandida de medição (k = 2), preferencialmente, menor ou igual a 0,02µm. Os blocos-padrão de par número 6 não necessitam ser calibrados. 5. Exemplo de um procedimento de calibração 5.1 Preparação para a calibração Antes da calibração, verificar se o comparador de blocos-padrão está operando corretamente, conforme descrito nas instruções de operação do fabricante. Além disso, outras propriedades devem ser verificadas: (a) A superfície da mesa de medição deve estar impecável, isto, sem arranhões e sem desgaste. (b) As faces dos contatos de medição dos medidores de deslocamento eletrônicos devem ser esféricas e estar sem danos. Seus vértices devem estar corretamente alinhados, um em relação ao outro. (c) As forças de medição de ambos medidores de deslocamento eletrônicos devem estar de acordo com as especificações do fabricante. (d) A seqüência correta na retração dos dois contatos de medição. A face de medição do contato inferior, quando retraído, deve ficar abaixo da superfície da mesa de medição. 3

7 (e) Na posição sem retração, a face de medição do contato inferior deve ficar de 20µm a 100µm acima da superfície da mesa de medição. 5.2 Medição de comparação do comprimento central Com cada um dos pares de blocos-padrão de números de 1 a 5, deve-se realiza cinco medições comparativas. As medições devem ser repetidas depois que as posições dos blocos-padrão A e B forem trocadas no sistema de posicionamento de blocos. Os valores médios e os desvios-padrão devem ser calculados para cada série de medição de um par de blocos-padrão (dez valores de medição). 5.3 Medição de comparação com o bloco-padrão de formato ponte Duas séries de medição, cada uma composta de dez medições, devem ser realizadas para o par de número 6. Na primeira série, o bloco-padrão de formato ponte deve ser posicionado com a superfície plana na mesa de medição, enquanto que para a segunda série deve ser invertido. Devem ser calculados os valores médios e os desvios-padrão para ambas séries de medição (dez valores de medição cada), assim como a diferença entre os dois valores médios. 5.4 Desvios f o e f u em relação ao comprimento central Para se determinar os desvios f o e f u em relação ao comprimento central, deve-se apalpar cinco vezes consecutivas, cada um dos quatro cantos da face de medição do bloco-padrão de 1,005mm ou de 1,01mm, iniciando-se pelo centro da face de medição. As quatro séries de medição devem ser repetidas depois do bloco-padrão ser rotacionado de 180 no plano horizontal. 4

8 Os valores médios e os desvios-padrão devem ser calculados para cada um das oito séries de medições. Os desvios f o e f u em relação ao comprimento central resultam do maior e do menor dos oito valores médios. 6. Avaliação dos resultados 6.1 Considerações gerais Em princípio, os resultados de medição e os valores de calibração dos padrões podem ser usados para determinar correções para o comparador de blocos-padrão calibrado e para estimar a incerteza. Na prática, entretanto, os valores indicados do comparador de blocos-padrão são utilizados sem correção, para simplificar o procedimento de medição. Isto é justificável, sempre que as diferenças das medições de comprimento sejam pequenas e as correções possam ser, de maneira geral, desprezadas. Suas influências devem ser levadas em consideração como uma contribuição para a incerteza de medição. Nos casos, em que os desvios dos valores indicados excedem limites aceitáveis, o comparador e sua eletrônica devem ser reajustados A seguir, são apresentados os critérios de aceitação para o comparador de blocos-padrão e a incerteza baseada nestes critérios. Tais critérios são recomendados para aplicação em calibrações de blocos-padrão da classe de exatidão 0, onde uma incerteza expandida desejada de 0,05µm + 0, l n (k=2) é obtida. Se esses critérios não são atendidos ou se são toleradas maiores incertezas de medição, os critérios podem ser modificados e as incertezas associadas têm de ser avaliadas. 6.2 Critérios de aceitação Os desvios-padrão determinados de acordo com os parágrafos 5.2, 5.3 e 5.4 não devem exceder o valor de 0,015µm. Os desvios máximos permitidos dos valores médios, de acordo com o paragráfo 5.2, e o desvio máximo permitido dos valores de f o e f u, de acordo com o parágrafo 5.4, não devem exceder de ±0,03µm quando comparados aos valores que constam no certificado de calibração dos blocos-padrão de referência. 5

9 A diferença entre os valores médios de acordo com o parágrafo 5.3 não deve exceder de ±0,03µm. 7 Incerteza de medição 7.1 A incerteza de medição do comparador de blocos-padrão é avaliada com base nos critérios de aceitação acima. Levando em consideração a contribuição aleatória para uma média de pelo menos cinco medições, a resolução digital do mostrador eletrônico (0,01µm), uma diferença residual na sensibilidade dos dois medidores de deslocamento eletrônicos, a qualidade da mesa de medição e a incerteza na calibração dos medidores, obtém-se uma incerteza expandida de U = 0,03µm + 0,002. D, se a indicação do comprimento não exceder 10µm. A incerteza declarada corresponde à incerteza padrão combinada multiplicada pelo fator de abrangência de k = 2, de acordo com o GUM [ref. 3]. 7.2 A incerteza do comparador de blocos-padrão tem de ser levada em consideração, quando da determinação da incerteza na calibração de blocospadrão. Ela não contempla a influência da temperatura e a qualidade das faces de medição dos blocos-padrão a serem comparados. 8 Certificado de calibração 8.1 O certificado de calibração do comparador de blocos-padrão deve conter as seguintes informações: (a) Seu local de uso e, consequentemente, da calibração. (b) A identificação dos padrões utilizados e seus valores, de acordo com o certificado de calibração. (c) O fabricante, tipo e número de série dos componentes do comparador. (d) O posicionamento dos elementos de controle do comparador durante a calibração (faixa de medição, resolução digital do mostrador, etc). (e) A faixa da temperatura ambiente durante a calibração. (f) Os resultados de medição devem ser apresentados na forma tabular (ver apêndice). 6

10 9 Referências 1. DKD R4 1: Auswahl und Kalibrierung von Endemassmessgeräten zur Verwendung als Normalgeräte in Kalibrierlaboratorien. 2. ISO 3650: Geometrical Product Specifications (GPS) Length Standards Gauge blocks. 3. ISO Guide to the expression of Uncertainty in Measurement, first edition 1995, ISO (Geneva). 7

11 Apêndice A Exemplo de tabelas para a apresentação dos resultados de calibração de um comparador de blocos-padrão. A1 Diferenças do comprimento central l c Par N Comprimento nominal A B mm mm 1 0,5 0,5 2 1,0 1, , N de identificação dos blocospadrão Valor do certificado de calibração C (B A)/ µm Valor medido médio M (B A)/ µm Diferença C M µm Desvio-padrão medido (B A)/ µm A2 Diferença do comprimento central do par N 6 Par Comprimento nominal Valor medido médio N A B mm mm N de identificação dos blocospadrão Bloco B lado plano p/ baixo (Pos. d) (B A)/ µm Bloco B lado plano p/ cima (Pos. u) (B A)/ µm Diferença da média Pos. d Pos. u µm Desvio-padrão medido Pos. d (B A)/ µm Pos. u (B A)/ µm A3 Desvios f o e f u em relação ao comprimento central Comprimento nominal N de identificação Valor do certificado de calibração Valor medido médio Diferença Desvio-padrão medido C M C M valor máx. de 8 séries mm f o µm f u f o µm f u f o µm f u µm 8